SiC MOSFET模塊(BMF80R12RA3和BMF160R12RA3)能夠替代傳統(tǒng)IGBT模塊并顛覆電鍍電源和高頻電源行業(yè),主要原因在于:
SiC MOSFET模塊通過(guò)高效率、高頻化、高溫穩(wěn)定性和高功率密度,解決了IGBT模塊在電鍍和高頻電源中的瓶頸問(wèn)題。隨著技術(shù)成熟和成本下降,SiC將全面取代IGBT,推動(dòng)電源行業(yè)向更高效、緊湊、可靠的方向演進(jìn),實(shí)現(xiàn)顛覆性變革。
傾佳電子楊茜致力于推動(dòng)國(guó)產(chǎn)SiC碳化硅模塊在電力電子應(yīng)用中全面取代進(jìn)口IGBT模塊,助力電力電子行業(yè)自主可控和產(chǎn)業(yè)升級(jí)!
傾佳電子楊茜跟住SiC碳化硅MOSFET功率器件三個(gè)必然,勇立功率半導(dǎo)體器件變革潮頭:
傾佳電子楊茜跟住SiC碳化硅MOSFET模塊全面取代IGBT模塊和IPM模塊的必然趨勢(shì)!
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1. 更低的導(dǎo)通與開(kāi)關(guān)損耗
低導(dǎo)通電阻:SiC MOSFET的導(dǎo)通電阻(如BMF80R12RA3的15mΩ@18V)遠(yuǎn)低于IGBT的導(dǎo)通壓降(1.5~3V),顯著降低導(dǎo)通損耗,尤其在高壓大電流場(chǎng)景下效率提升明顯。
超快開(kāi)關(guān)速度:SiC MOSFET的開(kāi)關(guān)時(shí)間(如turn-on delay僅43.5ns,rise time僅27.6ns)比IGBT快數(shù)倍,大幅減少開(kāi)關(guān)損耗,適合高頻應(yīng)用(如100kHz以上)。
2. 高溫與高頻性能優(yōu)勢(shì)
高溫穩(wěn)定性:SiC材料禁帶寬度寬(3.3eV),支持175°C結(jié)溫下穩(wěn)定運(yùn)行,高溫下導(dǎo)通電阻增幅?。ㄈ鏐MF80R12RA3在175°C時(shí)R_DS(on)僅增加約85%),而IGBT在高溫下性能急劇下降。
高頻兼容性:SiC MOSFET的快速開(kāi)關(guān)和低反向恢復(fù)電荷(如Q_r=0.3μC@25°C)允許電源設(shè)計(jì)采用更高頻率,減少磁性元件體積,提升功率密度。
3. 系統(tǒng)級(jí)效率與成本優(yōu)化
散熱需求降低:SiC模塊熱阻低(如BMF80R12RA3的R_th(j-c)=0.54K/W),散熱設(shè)計(jì)更簡(jiǎn)單,可縮小散熱器體積,降低系統(tǒng)成本。
無(wú)尾電流問(wèn)題:相比IGBT關(guān)斷時(shí)的拖尾電流,SiC MOSFET開(kāi)關(guān)過(guò)程無(wú)拖尾損耗,進(jìn)一步降低高頻工況下的總損耗。
4. 應(yīng)用場(chǎng)景適配
電鍍電源:需要高電流精度和低紋波,SiC的高頻特性可提升電流控制響應(yīng)速度,減少濾波元件體積。
高頻電源:高頻化可顯著縮小變壓器和電感尺寸,同時(shí)SiC的低損耗支持更高功率密度設(shè)計(jì)。
5. 長(zhǎng)期可靠性
SiC材料的抗輻射和耐高溫特性延長(zhǎng)了器件壽命,適合工業(yè)級(jí)嚴(yán)苛環(huán)境,減少維護(hù)成本。
挑戰(zhàn)與趨勢(shì)
初期成本高:SiC芯片成本已經(jīng)與硅基IGBT接近或者持平,隨著產(chǎn)能擴(kuò)大,價(jià)格持續(xù)下降,SiC將低于IGBT的價(jià)格。
驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)優(yōu)化:需匹配高速驅(qū)動(dòng)電路(如負(fù)壓關(guān)斷、低寄生電感布局),但現(xiàn)代驅(qū)動(dòng)IC已逐步解決此類(lèi)問(wèn)題。
BASiC基本股份針對(duì)SiC碳化硅MOSFET多種應(yīng)用場(chǎng)景研發(fā)推出門(mén)極驅(qū)動(dòng)芯片,可適應(yīng)不同的功率器件和終端應(yīng)用。BASiC基本股份的門(mén)極驅(qū)動(dòng)芯片包括隔離驅(qū)動(dòng)芯片和低邊驅(qū)動(dòng)芯片,絕緣最大浪涌耐壓可達(dá)8000V,驅(qū)動(dòng)峰值電流高達(dá)正負(fù)15A,可支持耐壓1700V以內(nèi)功率器件的門(mén)極驅(qū)動(dòng)需求。
BASiC基本股份低邊驅(qū)動(dòng)芯片可以廣泛應(yīng)用于PFC、DCDC、同步整流,反激等領(lǐng)域的低邊功率器件的驅(qū)動(dòng)或在變壓器隔離驅(qū)動(dòng)中用于驅(qū)動(dòng)變壓器,適配系統(tǒng)功率從百瓦級(jí)到幾十千瓦不等。
BASiC基本股份推出正激 DCDC 開(kāi)關(guān)電源芯片BTP1521P,BTP1521F,該芯片集成上電軟啟動(dòng)功能、過(guò)溫保護(hù)功能,輸出功率可達(dá)6W。芯片工作頻率通過(guò)OSC 腳設(shè)定,最高工作頻率可達(dá)1.5MHz,非常適合給隔離驅(qū)動(dòng)芯片副邊電源供電。
對(duì)SiC碳化硅MOSFET單管及模塊+18V/-4V驅(qū)動(dòng)電壓的需求,BASiC基本股份提供自研電源IC BTP1521P系列和配套的變壓器以及驅(qū)動(dòng)IC BTL27524或者隔離驅(qū)動(dòng)BTD5350MCWR(支持米勒鉗位)。
結(jié)論
SiC MOSFET模塊通過(guò)高效率、高頻化、高溫穩(wěn)定性和高功率密度,解決了IGBT模塊在電鍍和高頻電源中的瓶頸問(wèn)題。隨著技術(shù)成熟和成本下降,SiC將全面取代IGBT,推動(dòng)電源行業(yè)向更高效、緊湊、可靠的方向演進(jìn),實(shí)現(xiàn)顛覆性變革。
審核編輯 黃宇
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